Нагрузка на морской стояк

Морской стояк является одним из важнейших и ответственных уз­лов общего комплекса ПУО.

В процессе буровых работ морской стояк эксплуатируется в слож­ных условиях. Практикой работ установлено, что такие условия эксплуа­тации часто приводят к повреждению его отдельных узлов. Причинами повреждений морского стояка могут быть длительный период воздейст­вия на узлы суровых морских условий, использование буровых растворов большой плотности, нарушение рекомендаций по эксплуатации, недоста­точное натяжение нижней секции морского стояка и слабый контроль за изменением угла поворота шарового соединения при отклонении стояка

164

от вертикали, использование недостаточно надежных узлов соединений, не соответствующих условиям работы в данном районе, а также недоста­точный опыт работы при эксплуатации стояков и отсутствие соответст­вующей теоретической базы для их расчета. Из-за отсутствия достовер­ных исходных данных и опыта эксплуатации иногда приходилось проек­тировать и конструировать узлы стояка путем экспериментирования и ис­пытания их в условиях имитации предполагаемых нагрузок и воздействий реальной среды, которые не вполне соответствовали фактическим нагруз­кам, возникающим в натурных условиях.

На рис. 3.32 приведена схема действия нагрузок на морской стояк. При вертикальных перемещениях ПБС во время качки морской стояк рас­тягивается или сжимается, при смещении ПБС от центра скважины стояк изгибается. Морской стояк испытывает также горизонтальные нагрузки от морских волн, течений и ветра. Кроме этих нагрузок на морской стояк действует давление на стенки столба бурового раствора, заполняющего затрубное пространство между морским стояком и бурильной колонной.

3 4

Рис. 3.32. Схема действия нагрузок на морской стояк:

1- воздействие морских течений;

2. - воздействие ветра;

3. - усилия натяжения нижней секции;

4. - верхняя секция морского стояка;

5. — натяжные устройства;

6. - телескопическое соединение;

7. - усилие от веса бурового раствора;

8. - усилие от веса морского стояка;

9. - шаровое соединение;

10 - нижняя секция морского стояка

Для обеспечения технологического процесса бурения скважины и необходимой при этом постоянной связи подводного устьевого оборудо­вания с вертикально перемещающимся ПБС в конструкции морского стояка предусмотрено телескопическое соединение. В месте соединения нижней части морского стояка с блоком ПУО установлено шаровое со­единение, компенсирующее изгиб морского стояка во время отклонения ПБС. На палубе ПБС размещено натяжное устройство для создания растя­гивающих усилий, прикладываемых с помощью натяжных канатов к верх­нему концу нижней секции морского стояка.

165

При проектировании и конструировании элементов морского стоя- ка большое значение имеют удачный выбор их конструкции и увязка в общей схеме конструкций узлов колонны стояка с узлами системы под­вески. Это требует использования как в расчетах, так и в процессе экс­плуатации достоверных данных об окружающей среде (волнение, течение, ветер и др.). Важную роль играет также систематическое и точное измерение усилий натяжения в канатах натяжных устройств нижней секции | морского стояка. Для обеспечения этих требований натяжение морского : стояка постоянно регулируется натяжными устройствами в зависимости от высоты волны и вертикальных перемещений ПБС. Требуется также систематический и точный контроль угла отклонения морского стояка от вертикали.

Большое внимание также уделяется выбору и нанесению смазочного материала, а также защите соединений морского стояка. Очень важ­но иметь систематическую и достоверную информацию о прогнозе по­годных условий, чтобы в случае необходимости своевременно принять меры по отсоединению морского стояка от подводного устьевого оборудования, снятию ПБС с точки бурения и обеспечению ухода на отстой в штормовую погоду. Очень большое значение придается надежности в работе системы дистанционного управления подводным устьевым комплек­сом. Например, несвоевременная и ненадежная посадка коллектора в гнездо на блоке ПУО может привести к дополнительным работам по ремонту и наладке.

Для обеспечения надежности работы узлов морского стояка в те­чение ряда лет ведутся лабораторные и натурные исследования нагрузок. действующих на морской стояк. Разработаны программы аналитических исследований напряжений в морском стояке с помощью ЭВМ. Результаты расчетов сопоставляются с фактическими напряжениями, измеряемыми тензодатчиками, размещенными на морском стояке. Устанавливаются за-висимости между максимальными напряжениями в стояке, углом откло­нения от вертикали и усилиями натяжения. По мере увеличения усилия натяжения угол наклона и напряжения быстро уменьшаются и при дости­жении определенного минимума напряжения в узлах стояка опять начи­нают возрастать при дальнейшем уменьшении угла наклона.